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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche sowie einen Reifen.
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Hintergrund
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Heutzutage
wird von Reifen für Kraftfahrzeuge verlangt, dass diese
verschiedene Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Wirtschaftlichkeit
des Kraftstoffverbrauchs, gute Steuerungsstabilität, gute
Abrasionsbeständigkeit und guter Fahrkomfort. Um diese
Eigenschaften zu verbessern, sind eine Vielzahl von Neuerungen entwickelt
worden. Beispielsweise ist eine Reifenlauffläche mit einer
Zweischichtstruktur bestehend aus einer Decklauffläche
(Oberflächenschicht) und einer Basislauffläche
(innere Schicht) bekannt. Als Kautschukkomponente für die
Basislauffläche werden weithin Dienkautschuke eingesetzt,
wie beispielsweise Naturkautschuk und Butadienkautschuk. Wenn die
Kautschukzusammensetzungen, welche Naturkautschuk und/oder Butadienkautschuk
enthalten, mit Schwefel vulkanisiert werden, kann jedoch ein Phänomen
der Verschlechterung der vulkanisierten Kautschukzusammensetzung
oder eine Beeinträchtigung der Vernetzung, eine sogenannte
Reversion, auftreten.
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Bisher
ist die Vulkanisierung bei der Reifenherstellung oftmals bei einer
sehr hohen Temperatur für eine sehr kurze Zeit durchgeführt
worden, um so die Produktivität von Reifen zu erhöhen.
In diesem Fall ist das zuvor genannte Phänomen besonders
beträchtlich. Weil die Reversion das Modul und die Härte
verringert, kann ferner die Lebensdauer und die Steuerungsstabilität
der Reifen schlechter werden und der Tangens δ kann unnötig
erhöht werden, was zu einer schlechten Treibstoffökonomie
führt.
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Im
Hinblick auf den Umweltaspekt, wie Energieeinsparung und schärfere
Regulation von CO2-Emissionskontrolle, ist
ferner eine steigende Aufmerksamkeit auf die Entwicklung von Reifen
mit einem niedrigen Treibstoffverbrauch gerichtet worden, und es
besteht ein dringender Bedarf, die Treibstoffökonomie zu
verbessern. Dementsprechend besteht auch ein Bedürfnis
für eine Basislauffläche, welche einen niedrigeren
Treibstoffverbrauch erreicht. Um einen Reifen mit einem geringen
Treibstoffverbrauch zu erhalten, ist es wünschenswert,
eine Kautschukzusammensetzung mit einer niedrigen wärmebildenden
Eigenschaft einzusetzen. Als eine Technik zum Erreichen einer niedrigen
wärmebildenden Eigenschaft ist es bekannt, den Rußgehalt
in einer Kautschukzusammensetzung zu verringern. Weil die Verringerung
des Rußgehalts das Modul und die Härte verringert,
treten jedoch die zuvor genannten Probleme auf.
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Die
Patentveröffentlichung 1 offenbart eine Kautschukzusammensetzung,
welche eine Mischung aus, jeweils in einer vorbestimmten Menge,
einer aliphatischen Carbonsäure und einem Zinksalz einer
aromatischen Carbonsäure, Silica mit einer spezifischen
Oberfläche sowie ein Silankupplungsmittel enthält.
Die Kautschukzusammensetzung kann die Rollwiderstandseigenschaft,
die Verarbeitbarkeit, die Abrasionsbeständigkeit und die
Nassrutschbeständigkeit verbessern, während die
Reversion unterdrückt wird. Die Patentveröffentlichung
2 offenbart eine Kautschukzusammensetzung, welche einen Ruß mit
vorbestimmten charakteristischen Werten sowie Schwefel enthält,
und diese kann die niedrige Wär mebildungseigenschaft, die
Verklumpungsbeständigkeit und die Abrasionsbeständigkeit
in einer ausgewogenen Weise verbessern.
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Allerdings
besteht immer noch ein Bedarf zur Verbesserung, um in einer ausgewogenen
Weise eine Unterdrückung der Reversion, eine exzellente
Lebensdauer und einen niedrigen Treibstoffverbrauch zu erreichen.
Ferner ist die Anmeldung für eine Basislauffläche
im Detail nicht untersucht worden.
- Patentveröffentlichung
1: JP-A 2007-321041
- Patentveröffentlichung 2: JP-A 2007-131730
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Probleme
zu überwinden und eine Kautschukzusammensetzung für
eine Basislauffläche bereitzustellen, in der die Reversion
unterdrückt ist, welche eine exzellente mechanische Festigkeit
aufweist und welche eine gute Treibstoffwirtschaftlichkeit und eine gute
Verarbeitbarkeit erreicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines Reifens, welcher unter Verwendung
der Kautschukzusammensetzung hergestellt wird. Ferner ist es eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kautschukzusammensetzung
und einen Reifen mit einer höheren Produktionseffizienz
bereitzustellen, um diesen Verbrauchern mit niedrigeren Kosten liefern
zu können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung für
ein Basislauffläche, welche enthält: eine Kautschukkomponente
und eine Mischung aus einem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und
einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure, wobei die
Kautschukkompo nente Naturkautschuk und Butadienkautschuk enthält,
wobei die Menge von Butadienkautschuk 10 bis 90 Massen-% bezogen
auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente beträgt, und wobei
die Mischung aus dem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure
und dem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure in einer
Menge von 1 bis 10 Massenteilen bezogen auf 100 Massenteile der
Kautschukkomponente enthalten ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Reifen mit einer
Basislauffläche, welche unter Verwendung der zuvor genannten
Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche
hergestellt worden ist.
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Die
Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden Erfindung enthält als
Kautschukkomponente sowohl Naturkautschuk als auch Butadienkautschuk
und enthält ferner eine vorbestimmte Menge einer Mischung
aus einem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und
einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure. Als ein
Ergebnis hiervon kann die Kautschukzusammensetzung nicht nur die
Reversion unterdrücken, sondern weist ebenfalls eine exzellente
Lebensdauer auf. Ferner kann die Kautschukzusammensetzung eine exzellente
Verarbeitbarkeit und eine exzellente Treibstoffwirtschaftlichkeit
erreichen.
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Beste Ausführungsformen
zum Ausführen der vorliegenden Erfindung
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Die
Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden Erfindung enthält als
Kautschukkomponente vorbestimmte Mengen von Naturkautschuk und von
Butadienkautschuk und enthält ebenfalls eine vorbestimmte
Menge einer Mischung aus einem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure
und einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure. Die
Verwendung der Kautschukkomponente und der Mischung unterdrückt
die Reversion und verringert dadurch die Zersetzung der vulkanisierten
Kautschukzusammensetzung oder eine Verschlechterung in dem Vernetzungszustand.
Als ein Ergebnis hiervon kann eine Basislauffläche, welche
zu erhalten ist, mit einer exzellenten Lebensdauer und mit einer
exzellenten Steuerungsstabilität bereitgestellt werden.
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Ferner
kann durch die Verwendung der Kautschukkomponente und der Mischung
ein Reifen hergestellt werden, welcher nicht nur eine exzellente
mechanische Festigkeit aufrechterhält, sondern welcher
ebenfalls eine gute Treibstoffwirtschaftlichkeit erreicht. Ferner
kann die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung, welche zu erhalten
ist, eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen. Weil die Reversion unterdrückt
werden kann, ist es möglich, eine Verringerung der mechanischen
Festigkeit, wie beispielsweise des Moduls zu vermeiden, oder den
Tangens δ zu erhöhen, und zwar selbst in dem Fall,
bei dem die Vulkanisierung bei einer hohen Temperatur für
eine kurze Zeit durchgeführt wird. Dementsprechend ist
es möglich, die Produktivität zu verbessern, während
die Lebensdauer und ein niedriger Treibstoffverbrauch aufrechterhalten
werden.
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Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält als Kautschukkomponente sowohl Naturkautschuk
(NR) als auch Butadienkautschuk (BR), um so einen guten Griff aufzuweisen, wenn
das Laufflächenteilstück abgenutzt ist, und eine
gute Lebensdauer aufzuweisen und eine vorteilhaft gute Rollwiderstandseigenschaft
aufzuweisen.
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Der
NR ist nicht besonders beschränkt und es können
diejenigen Naturkautschuke eingesetzt werden, welche in der Reifenindustrie
im Allgemeinen eingesetzt werden, wie beispielsweise SIR 20, RSS
#3 und TSR 20. Beispiele für den BR schließen
Butadienkautschuke mit hohen cis-Gehalten, Butadienkautschuke mit
niedrigen cis-Gehalten sowie Dienkautschuke vom linearen Typ mit
niedrigeren Verzweigungsgraden in der Molekülstruktur ein.
BR'e mit hohen cis-Gehalten werden bevorzugt eingesetzt.
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In
der Kautschukzusammensetzung für die Basislauffläche
beträgt der NR-Gehalt, bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente,
vorzugsweise 10 Massen-% oder mehr, besonders bevorzugt 20 Massen-%
oder mehr und ganz besonders bevorzugt 25 Massen-% oder mehr. Wenn
die NR-Menge weniger als 10 Massen-% beträgt, besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die mechanische Festigkeit verringert
ist. Die NR-Menge, bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente,
beträgt vorzugsweise 90 Massen-% oder weniger, besonders
bevorzugt 80 Massen-% oder weniger und ganz besonders bevorzugt
70 Massen-% oder weniger. Wenn die NR-Menge mehr als 90 Massen-%
beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Abrasionsbeständigkeit
verringert ist.
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In
der Kautschukzusammensetzung für die Basislauffläche
beträgt die BR-Menge, bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente,
10 Massen-% oder mehr, vorzugsweise 20 Massen-% oder mehr und ganz
besonders bevorzugt 25 Massen-% oder mehr. Bei einer BR-Menge von
weniger als 10 Massen-% besteht eine dahingehende Tendenz, dass
die Beständigkeit gegenüber Reversion verringert
ist, wodurch die mechanische Festigkeit verschlechtert wird sowie
die Lebensdauer und die Steuerungsstabilität des herzustellenden
Reifens verschlechtert werden. Die BR-Menge, bezogen auf 100 Massen-%
der Kautschukkomponente, beträgt 90 Massen-% oder weniger,
vorzugsweise 80 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 70
Massen-% oder weniger. Wenn die BR-Menge mehr als 90 Massen-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit und
die Rollwiderstandsleistung schlechter werden.
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Wenn
der NR und der BR in der Kautschukzusammensetzung für die
Basislauffläche zusammen eingesetzt werden, beträgt
die Gesamtmenge des NR und des BR, bezogen auf 100 Massen-% der
Kautschukkomponente, vorzugsweise 70 Massen-% oder mehr. Wenn die
Gesamtmenge auf 70 Massen-% oder mehr eingestellt wird, ist es möglich,
eine exzellente Lebensdauer und eine größere Beständigkeit
gegenüber Reversion zu erreichen. Die Gesamtmenge von NR
und BR, bezogen auf 100 Massen-% der Kautschukkomponente, beträgt
besonders bevorzugt 80 Massen-% oder mehr, ganz besonders bevorzugt
90 Massen-% oder mehr und höchst bevorzugt 100 Massen-%.
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In
der Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt es keine Beschränkung hinsichtlich einer
anderen Kautschukkomponente, welche zusammen mit dem NR und dem
BR eingesetzt werden kann. Beispiele für eine solche andere
Kautschukkomponente schließen epoxidierten Naturkautschuk (ENR),
Styrolbutadienkautschuk (SBR), Isoprenkautschuk (IR), Butylkautschuk
(IIR), halogenierten Butylkautschuk (X-IIR), Chloroprenkautschuk
(CR), Ethylenpropylendienkautschuk (EPDM) sowie halogenierte Copolymere
eines Isomonoolefins und eines para-Alkylstyrols ein. Jeder dieser
kann alleine eingesetzt oder es können zwei oder mehr dieser
in Kombination miteinander eingesetzt werden.
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Im
Hinblick auf das Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure
in der zuvor genannten Mischung schließen Beispiele für
die aliphatische Carbonsäure ein: aliphatische Carbonsäuren
abgeleitet aus Pflanzenölen, wie beispielsweise aus Kokosnussöl,
aus Palmkernöl, aus Kamelienöl, aus Olivenöl,
aus Mandelöl, aus Rapsöl, aus Erdnussöl,
aus Reiskleieöl, aus Kakaobutter, aus Palmenöl,
aus Sojabohnenöl, aus Baumwollsamenöl, aus Sesamöl,
aus Leinöl, aus Rizinusöl und aus Rapsöl,
aliphatische Carbonsäuren abgeleitet aus tierischen Ölen,
wie beispielsweise Rindertalg, sowie aliphatische Carbonsäuren,
welche aus Erdöl oder ähnlichen Materialien synthetisch
hergestellt worden sind. Die aus Pflanzenöl stammenden
aliphatischen Carbonsäuren sind bevorzugt, weil diese umweltfreundlich
sind, und, weil es möglich ist, einer zukünftigen
Verringerung in der Ölsversorgung Rechnung zu tragen, und
weil es möglich ist, die Reversion ausreichend zu unterdrücken. Die
aliphatische Carbonsäure stammt besonders bevorzugt aus
Kokosnussöl, aus Palmkernöl oder aus Palmöl.
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Die
Anzahl der Kohlenstoffatome der aliphatischen Carbonsäure
beträgt vorzugsweise 4 oder mehr und besonders bevorzugt
6 oder mehr. Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome der aliphatischen
Carbonsäure weniger als 4 beträgt, besteht eine
dahingehende Tendenz, dass sich die Dispergierfähigkeit
verschlechtert. Die Anzahl der Kohlenstoffatome der aliphatischen
Carbonsäure beträgt vorzugsweise 16 oder weniger,
besonders bevorzugt 14 oder weniger und ganz besonders bevorzugt
12 oder weniger. Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome der aliphatischen
Carbonsäure mehr als 16 beträgt, besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die Reversion nicht ausreichend unterdrückt
wird.
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Die
aliphatische Gruppe in der aliphatischen Carbonsäure kann
eine mit einer Kettenstruktur sein, wie beispielsweise eine Alkylgruppe,
oder eine mit einer Ringstruktur, wie beispielsweise eine Cycloalkylgruppe.
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Im
Hinblick auf das Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure
in der zuvor genannten Mischung schließen Beispiele für
die aromatische Carbonsäure Benzoesäure, Phthalsäure,
Mellitinsäure, Hemimellitinsäure, Trimellitinsäure,
Diphensäure, Toluolsäure und Naphthensäure
ein. Im Hinblick auf eine ausreichende Unterdrückung der
Reversion sind Benzoesäure, Phthalsäure oder Naphthensäure
bevorzugt.
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Das
Mengenverhältnis des Zinksalze der aliphatischen Carbonsäure
und des Zinksalzes der aromatischen Carbonsäure in der
Mischung [molares Verhältnis: (Zinksalz der aliphatischen
Carbonsäure)/(Zinksalz der aromatischen Carbonsäure),
nachfolgend auch als ”das Mengenverhältnis” bezeichnet]
beträgt vorzugsweise 1/20 oder mehr, besonders bevorzugt
1/15 oder mehr und besonders bevorzugt 1/10 oder mehr. Wenn das
Mengenverhältnis weniger als 1/20 beträgt, kann
es unmöglich sein, umweltfreundlich zu sein und einer künftigen
Verringerung in der Ölversorgung Rechnung zu tragen, und
ferner besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Dispergierfähigkeit
und die Stabilität der Mischung abnehmen. Das Mengenverhältnis
beträgt vorzugsweise 20/1 oder weniger, besonders bevorzugt
15/1 oder weniger und ganz besonders bevorzugt 10/1 oder weniger.
Wenn das Mengenverhältnis mehr als 20/1 beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Unterdrückung
der Reversion unzureichend ist.
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Die
Zinkmenge in der Mischung beträgt vorzugsweise 3 Massen-%
oder mehr und besonders bevorzugt 5 Massen-% oder mehr. Wenn die
Zinkmenge in der Mischung weniger als 3 Massen-% beträgt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Unterdrückung
der Reversion unzureichend ist. Die Zinkmenge in der Mischung beträgt
vorzugsweise 30 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 25
Massen-% oder weniger. Wenn die Zinkmenge in der Mischung mehr als
30 Massen-% beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz,
dass die Verarbeitbarkeit abnimmt und die Kosten können
sich unnötigerweise erhöhen.
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Die
Menge der Mischung, welche einzumischen ist, beträgt, bezogen
auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, 1 Massenteil oder mehr,
vorzugsweise 2 Massenteile oder mehr und besonders bevorzugt 3 Mas senteile
oder mehr. Wenn die Menge der Mischung weniger als 1 Massenteil
beträgt, kann es unmöglich sein, sicher eine ausreichende
Beständigkeit gegenüber Reversion zu erreichen,
so dass es schwierig ist, die Lebensdauer zu verbessern. Die Menge
der Mischung beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente,
10 Massenteile oder weniger, vorzugsweise 8 Massenteile oder weniger
und besonders bevorzugt 5 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge
der Mischung 10 Massenteile übersteigt, kann die Viskosität
der Kautschukzusammensetzung unvorteilhafterweise abnehmen, was
zu einer schlechten Verarbeitbarkeit führt und zu einem
Ausbluten führt.
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In
die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können
Fettsäuren eingemischt werden, wie beispielsweise eine
Stearinsäure, eine Palmitinsäure, eine Myristinsäure,
eine Laurinsäure, eine Caprylsäure, eine Ölsäure
und eine Linolsäure. Unter diesen ist eine Stearinsäure
bevorzugt, weil diese kostengünstig ist.
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Zusätzlich
zu der Kautschukkomponente, der Mischung aus dem Zinksalz einer
aliphatischen Carbonsäure und dem Zinksalz einer aromatischen
Carbonsäure und der Fettsäure kann die Kautschukzusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung Hilfsmittel,
welche üblicherweise in der Kautschukindustrie eingesetzt
werden, enthalten, wie beispielsweise Füllstoffe, einschließlich
Ruß und Silica, Silankupplungsmittel, Öle oder
Weichmacher, Wachse, Antioxidationsmittel, Antiozonmittel, Alterungsschutzmittel,
Vulkanisierhilfsmittel, Zinkoxid, Peroxide, Vulkanisiermittel, einschließlich
Schwefel und Schwefel enthaltende Verbindungen, sowie Vulkanisationsbeschleuniger.
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Nicht
beschränkende Beispiele für den Ruß,
welcher in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann, schließen HAF, ISAF und SAF ein.
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Der
Ruß weist vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße
von 35 nm oder weniger auf und/oder weist eine DBP-Ölabsorption
von 70 ml/100 g oder mehr auf. Wenn die Viskosität der
unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung zu niedrig ist, ist es
schwierig, diese zu handhaben, und ferner können zu erhaltene
Formkörper leicht aneinander haften, was in einer schlechten
Formbarkeit und in einer verringerten Verarbeitbarkeit resultiert.
In solch einem Fall kann durch die Verwendung von Ruß mit
den zuvor genannten Eigenschaften zusammen mit der Mischung aus
dem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und dem Zinksalz
einer aromatischen Carbonsäure die Viskosität
der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung erhöht werden
und folglich kann dadurch die Verarbeitbarkeit verbessert werden.
Durch das Einmischen des Rußes dieser Art ist es ferner
möglich, sicher eine ausreichende Blocksteifigkeit, eine
ausreichende partielle Abrasionsbeständigkeit, eine ausreichende
Abrasionsbeständigkeit und eine ausreichende Lebensdauer
zu erreichen.
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Wenn
die durchschnittliche Partikelgröße des Rußes
35 nm übersteigt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass
wünschenswerte Bremseigenschaften nicht erhalten werden.
Die durchschnittliche Partikelgröße des Rußes
beträgt besonders bevorzugt 33 nm oder weniger und ganz
besonders bevorzugt 32 nm oder weniger. Die durchschnittliche Partikelgröße
hiervon beträgt vorzugsweise 10 nm oder mehr und besonders bevorzugt
11 nm oder mehr. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße
weniger als 10 nm beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz,
dass der tan δ der Kautschukzusammensetzung zu hoch wird,
was zu einem Misslingen des Erreichens einer guten Treibstoffwirtschaftlichkeit
führt.
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Die
durchschnittliche Partikelgröße gemäß der
vorliegenden Erfindung ist die zahlengemittelte Partikelgröße
und diese wird durch Transmissionselektronenmikroskopie bestimmt.
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Wenn
die DBP-Ölabsorption des Rußes weniger als 70
ml/100 g beträgt, besteht eine dahingehende Tendenz, dass
der tan δ der Kautschukzusammensetzung zu hoch wird, was
zu einem Misslingen des Erreichens einer guten Treibstoffwirtschaftlichkeit
führt. Die DBP-Ölabsorption des Rußes
beträgt besonders bevorzugt 80 ml/100 g oder mehr und ganz
besonders bevorzugt 90 ml/100 g oder mehr. Die DBP-Ölabsorption
hiervon beträgt vorzugsweise 150 ml/100 g oder weniger
und besonders bevorzugt 130 ml/100 g oder weniger. Wenn die DBP-Ölabsorption
150 ml/100 g übersteigt, besteht eine dahingehende Tendenz,
dass vorteilhafte Bremseigenschaften nicht erhalten werden.
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Die
durch Stickstoffadsorption gemessene spezifische Oberfläche
(N2SA) des Rußes beträgt
vorzugsweise 70 m2/g oder mehr, besonders
bevorzugt 75 m2/g und ganz besonders bevorzugt
80 m2/g oder mehr. Wenn die durch Stickstoffadsorption
gemessene spezifische Oberfläche weniger als 70 m2/g beträgt, besteht eine dahingehende
Tendenz, dass die Kautschukverstärkung verringert ist,
was zu einer schlechten Lebensdauer führt. Die N2SA des Rußes beträgt vorzugsweise
160 m2/g oder weniger, besonders bevorzugt
150 m2/g oder weniger und ganz besonders
bevorzugt 140 m2/g oder weniger. Wenn die
N2SA 160 m2/g übersteigt,
besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Kautschukzusammensetzung
nach der Vulkanisierung im Hinblick auf eine niedrige wärmebildende
Eigen schaft schlechter ist, was zu einer schlechten Treibstoffwirtschaftlichkeit führt.
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Die
Menge des einzumischenden Rußes beträgt, bezogen
auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, vorzugsweise 15 Massenteile
oder mehr, besonders bevorzugt 20 Massenteile oder mehr und ganz
besonders bevorzugt 25 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge an
Ruß weniger als 15 Massenteile beträgt, kann die
Kautschukverstärkung unzureichend sein, und folglich besteht
eine dahingehende Tendenz, dass es schwierig ist, sicher einen notwendigen
Pegel an Blocksteifigkeit, Steuerungsstabilität, partieller
Abrasionsbeständigkeit und Abrasionsbeständigkeit
zu erreichen. Die Menge des Rußes beträgt, bezogen
auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, vorzugsweise 70 Massenteile
oder weniger, besonders bevorzugt 60 Massenteile oder weniger und
ganz besonders bevorzugt 50 Massenteile oder weniger. Wenn die Menge
an Ruß 70 Massenteile übersteigt, kann sich die
Verarbeitbarkeit verschlechtern und kann die Härte übermäßig ansteigen.
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Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann Öle oder Weichmacher enthalten. Beispiele
für die Öle oder Weichmacher schließen
Prozessöle vom Paraffintyp, Prozessöle vom Aromatentyp
und Prozessöle vom Naphthentyp ein. Spezifische Beispiele
für Prozessöle vom Paraffintyp schließen
PW-32, PW-90, PW-150 und PS-32, welche von Idemitsu Kosan Co., Ltd.
hergestellt werden, ein. Spezifische Beispiele für Prozessöle
vom aromatischen Typ schließen AC-12, AC-460, AH-16, AH-24
und AH-58, welche von Idemitsu Kosan Co., Ltd. hergestellt werden,
ein.
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Die
Menge an einzumischendem Öl oder Weichmacher beträgt,
bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente, vorzugsweise
2 Massen teile oder mehr, besonders bevorzugt 5 Massenteile oder mehr
und ganz besonders bevorzugt 8 Massenteile oder mehr. Wenn die Menge
hiervon weniger als 2 Massenteile beträgt, besteht eine
dahingehende Tendenz, dass die Verarbeitbarkeit abnimmt. Die Menge
hiervon beträgt, bezogen auf 100 Massenteile der Kautschukkomponente,
vorzugsweise 40 Massenteile oder weniger, besonders bevorzugt 30
Massenteile oder weniger und ganz besonders bevorzugt 20 Massenteile
oder weniger. Wenn die Menge von diesen Bestandteilen zu hoch wird,
kann sich die Abrasionsbeständigkeit verringern und kann
die Beständigkeit gegenüber Reversion ebenfalls
verringert sein. Ferner kann sich der tan δ bei hoher Temperatur
erhöhen, so dass sich die Rollwiderstandsbeständigkeitseigenschaft
verschlechtern kann.
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Beispiele
für die Vulkanisationsbeschleuniger schließen
N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid (TBBS), N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid
(CBS), N,N'-Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid (DZ), Mercaptobenzothiazol
(MBT), Dibenzothiazolyldisulfid (MBTS) sowie Diphenylguanidin (DPG)
ein. Von diesen Beispielen wird TBBS bevorzugt eingesetzt. Wenn
TBBS, welches ein Vulkanisationsbeschleuniger vom verzögerten
Typ ist, eingesetzt wird, tritt in dem Produktionsverfahren nicht
leicht ein Brennen auf und es kann eine exzellente Vulkanisation
erreicht werden. Ferner ist TBBS im Hinblick auf die physikalischen
Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung nach der Vulkanisation
beim Erreichen einer niedrigen Wärmeerzeugung unter Deformation
durch äußere Kraft exzellent und verbessert stark
die Leistungsfähigkeiten, wie beispielsweise die Lebensdauer.
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Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch ein übliches Verfahren hergestellt
werden. Beispielsweise werden die zuvor genannten Bestandteile mit
einem Banbury-Mischgerät, mit einem Kneter oder mit einer
offenen Walzenmühle geknetet und dann vulkanisiert, um
die Kautschukzusammensetzung herzustellen.
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Die
Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche
gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die
Basislauffläche einer Lauffläche, welche eine
eine Decklauffläche und eine Basislauffläche umfassende Zweischichtstruktur
enthält, anwendbar.
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Der
Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch
ein herkömmliches Verfahren unter Verwenden der zuvor genannten
Kautschukzusammensetzung hergestellt werden. Spezifischer wird die
Kautschukzusammensetzung für eine Basislauffläche,
welche durch Vermischen der zuvor genannten Bestandteile hergestellt
worden ist, extrudiert und zu der Form einer Basislauffläche
in einem unvulkanisierten Zustand verarbeitet und dann mit den anderen
Reifenbauteilen zusammengebaut und auf eine übliche Weise
auf einer Reifenformmaschine geformt, um einen unvulkanisierten
Reifen zu erhalten. Dann wird der unvulkanisierte Reifen in einer
Vulkanisiervorrichtung einem Erhitzen und einem Pressen unterworfen,
um den Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung
zu erhalten.
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Der
unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung für eine
Basislauffläche gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Reifen wird geeigneterweise für
Personenkraftfahrzeuge, für leichte Lastkraftwagen (beispielsweise
für SUV, für Kleinbus), für Lastkraftwagen
und für Busse eingesetzt.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend spezifisch durch Beispiele beschrieben,
wobei es jedoch nicht beabsichtigt ist, dass die vorliegende Erfindung
lediglich durch diese Beispiele beschränkt wird.
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Die
jeweiligen in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen eingesetzte
chemischen Mittel sind nachfolgend aufgeführt.
- NR:
RSS#3
- BR: BR150B hergestellt von Ube Industries, Ltd.
- Ruß: N330 (N2SA: 88 m2/g, durchschnittliche Partikelgröße:
31 nm, DBP-Ölabsorption: 105 ml/100 g) hergestellt von
Showa Cabot K. K.
- Öl: Prozessöl PW-32 hergestellt von Idemitsu
Kosan Co., Ltd. Wachs: SUNNOC Wachs hergestellt von Ouchi Shinko
Chemical Industrial Co., Ltd.
- Alterungsschutzmittel: NOCRAC 6C (N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin)
hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
- Stearinsäure: Stearinsäure hergestellt von
NOF Corp.
- Mischung (Mischung aus Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure
und Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure): Aktivator
73A, hergestellt von Struktol, ((i) Zinksalz einer aliphatischen
Carbonsäure: Zinksalz von aus Kokosnussöl stammender
Fettsäure (C8-12), (ii) Zinksalz
einer aromatischen Carbonsäure: Zinkbenzoat; molares Mengenverhältnis:
1/1; Zinkgehalt: 17 Massen-%)
- Zinkoxid: Zinc white #1 hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co.,
Ltd. Schwefel: Schwefelpulver hergestellt von Tsurumi Chemical Co.,
Ltd. Vulkanisationsbeschleuniger TBBS: Nocceler NS (N-t-Butyl-2-benzothiazylsulfenamid)
hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
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Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele
1 bis 4
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Gemäß den
entsprechenden in der Tabelle 1 dargestellten Formulierungen wurden
die Bestandteile verschieden von Schwefel und dem Vulkanisationsbeschleuniger
für fünf Minuten bei einer Temperatur von 150°C
unter Verwendung eines 1,7 L-Banburymischgeräts geknetet,
um ein geknetetes Produkt zu liefern. Zu dem resultierenden gekneteten
Produkt wurden Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger zugegeben und
dann in einer offenen Zweiwalzenmühle für fünf
Minuten bei einer Temperatur von 80°C geknetet, wodurch eine
unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung hergestellt wurde.
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Die
so erhaltene unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung wurde zu der
Form einer Basislauffläche geformt. Das geformte Produkt
wurde mit anderen Reifenbauteilen zusammengebaut und unter der in
der Tabelle 1 gezeigten Vulkanisationsbedingung vulkanisiert, wodurch
ein Testreifen hergestellt wurde.
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Die
so erhaltenen unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen und Testreifen
(vulkanisierte Kautschukzusammensetzungen) wurden wie folgt untersucht.
Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
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(Reversionsgeschwindigkeit)
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Die
Vulkanisationskurve jeder der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen
wurde bei einer Temperatur von 170°C unter Verwendung eines
Aushärtgeräts erhalten. Die maximale Drehmomenterhöhung (MH-ML)
wurde als 100 angenommen und die Drehmomenterhöhung nach
15 Minuten nach dem Beginn der Vulkanisierung (M(15 Min.)-ML) wurde
als ein relativer Wert ausgedrückt. Die Reversionsgeschwindigkeit wurde
durch Subtraktion des relativen Werts von 100 bestimmt. Eine niedrigere
Reversionsgeschwindigkeit bedeutet eine bessere Unterdrückung
der Reversion, d. h. eine bessere Leistungsfähigkeit.
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(Zugtest)
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Die
Basislauffläche jeder der Testreifen, welche in den Beispielen
und in den Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, wurde ausgeschnitten
und es wurden die Bruchfestigkeit (Zugfestigkeit) und die Bruchdehnung
(Dehnung bis zum Bruch) der ausgeschnittenen Basislauffläche
gemäß der JIS K6251-1993 gemessen. Die
Ergebnisse wurden als durch die nachfolgende Gleichung berechnete
Indexwerte ausgedrückt, wobei der Indexwert des Vergleichsbeispiels
1 als 100 angenommen wurde. Ein größerer Index
bedeutet eine bessere Leistungsfähigkeit. (Index
der Zugfestigkeit oder Dehnung) = (Zugfestigkeit oder Dehnung jeder
Zusammensetzung)/(Zugfestigkeit oder Dehnung von Vergleichsbeispiel
1) × 100
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(Rollwiderstandsleistung)
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Aus
der Basislauffläche eines jeden der in den Beispielen und
Vergleichsbeispielen hergestellten Testreifen wurde eine Probe ausgeschnitten.
Es wurde der tan δ der Proben aus den entsprechenden Zusammensetzungen
unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers VES
(hergestellt von Iwamoto Seisakusyo Co., Ltd.) gemessen, und zwar
unter Bedingungen von: einer Temperatur von 70°C, 10% anfängliche Belastung
und 2% dynamische Belastung. Die Ergebnisse wurden als Indexwerte
ausgedrückt, welche durch die nachfolgende Gleichung berechnet
wurden, wobei der tan δ des Vergleichsbeispiels 1 als 100
angenommen wurde. Ein größerer Index bedeutet
eine bessere Rollwiderstandsleistung. (Rollwiderstandsleistungsindex)
= (tan δ von Vergleichsbeispiel 1)/(tan δ jeder
Zusammensetzung) × 100
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(Viskosität·Verarbeitbarkeit)
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Die
Mooney-Viskosität der jeweiligen unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungen
wurde im Einklang mit der
JIS K 6300-1 ”Kautschuk,
unvulkanisiert – physikalische Eigenschaft, Teil 1: Bestimmung
der Mooney-Viskosität und der Vorvulkanisationseigenschaften
mit einem Mooney-Viskosimeter” gemessen. Das heißt,
ein Mooney-Viskositätstestgerät wurde für
eine Minute auf 130°C vorgeheizt und es wurde ein kleiner Rotor
unter dieser Temperaturbedingung rotiert. Nach vier Minuten Rotation
wurde die Mooney-Viskosität (ML
1+4/130°C)
bestimmt. Die so erhaltenen Werte wurden hier auf die nächste
ganze Zahl gerundet. Die Verarbeitbarkeit jeder der Zusammensetzungen
wurde wie folgt auf Basis der Mooney-Viskosität evaluiert.
Ein Mooney-Viskositätswert von 30 oder mehr und weniger
als 50 wurde ”gut” beurteilt und ein solcher von
weniger als 30 oder von mehr als 50 wurde als ”schlecht” beurteilt. Tabelle 1 Kautschukzusammensetzungen für
Basislauffläche
| | | Beispiele | Vergleichsbeispiele |
| | | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Formulierung (Massenteile) | NR | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 95 |
| BR | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 5 |
| Ruß | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Öl | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| Wachs | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Alterungsschutzmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Stearinsäure | - | - | - | 2 | 2 | - | - |
| Mischung | 1 | 3 | 3 | - | - | 15 | 3 |
| Zinkoxid | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 |
| Schwefel | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Vulkanisationsbeschleuniger
TBBS | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Vulkanisationsbedingung | 170°C, 15
Min. | 170°C, 15
Min. | 180°C, 12
Min. | 170°C, 15
Min. | 180°C, 12
Min. | 170°C, 15
Min. | 180°C, 12
Min. |
| Reversionsgeschwindigkeit | 10 | 0 | 0 | 20 | 30 | 5 | 10 |
| Bruchfestigkeit
(MPa) | 102 | 107 | 107 | 100 | 90 | 105 | 85 |
| Bruchdehnung
(%) | 103 | 110 | 110 | 100 | 90 | 105 | 110 |
| Rollwiderstandsleistungsindex | 102 | 105 | 105 | 100 | 94 | 105 | 100 |
| Viskosität·Verarbeitbarkeit | Gut | Gut | Gut | Gut | Gut | Schlecht | Schlecht |
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Die
Tabelle 1 zeigt, dass in den Beispielen, in denen die Mischung aus
einem Zinksalz einer aliphatischen Carbonsäure und aus
einem Zinksalz einer aromatischen Carbonsäure eingesetzt
wurde, die Reversion unterdrückt war und ebenfalls eine
gute Bruchfestigkeit und eine gute Bruch dehnung erreicht wurden.
Ferner wurde eine gute Rollwiderstandsleistung (gute Treibstoffwirtschaftlichkeit)
erreicht, während eine ausreichende mechanische Festigkeit
(Bruchfestigkeit, Bruchdehnung) aufrechterhalten wurde. Ferner war
die Verarbeitbarkeit der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung
exzellent. Im Gegensatz dazu war die Kautschukzusammensetzung des
Vergleichsbeispiels 1, in welcher die Mischung gemäß der
vorliegenden Erfindung nicht eingemischt war, im Hinblick auf solche
Eigenschaften, wie beispielsweise die Reversionsbeständigkeit,
die Bruchfestigkeit, die Bruchdehnung und die Rollwiderstandsleistung,
schlechter. Andererseits wurden die vorgenannten Eigenschaften in
dem Vergleichsbeispiel 3, in welchem eine große Menge der
Mischung eingemischt war, aufrechterhalten, aber die Verarbeitbarkeit
war verschlechtert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007-321041
A [0006]
- - JP 2007-131730 A [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - JIS K6251-1993 [0048]
- - JIS K 6300-1 [0050]